Как гнуть толстолистовой металл без брака

Толстый лист «не прощает» ошибок: малый радиус — и на растянутой стороне пойдут микротрещины, завышенная прибавка — и деталь «просядет» по размеру, неверный выбор оснастки — и вместо аккуратной полки появятся заломы и вмятины. В «МСК МЕТАЛЛ» мы придерживаемся простого принципа: каждое решение опирается на расчёт, свойства материала и контроль. Ниже — концентрат практики, который помогает стабильно выполнять гибку толстого листового металла без переделок.

Предел текучести и влияние на радиус

Отправная точка — механика материала. Чем выше предел текучести и ниже относительное удлинение, тем больше требуется минимальный радиус гиба. У низкоуглеродистой стали допустим меньший внутренний радиус, у нержавеющих и высокопрочных сталей — радиус увеличивают, чтобы уменьшить растяжение на наружном волокне. Важны и сопутствующие факторы:

• Толщина: с ростом толщины доля растяжения на внешней стороне растёт, поэтому реальный минимальный радиус привязывают к «t» (толщине) и марке металла.

• Направление прокатки: изгиб поперёк прокатки безопаснее; при гибе вдоль волокон выше риск продольных трещин.

• Кромки: заусенцы и острые надрывы — концентраторы напряжений; их обязательно снимают, фаску выравнивают.

• Температурное состояние: после термообработки (или локального подогрева) предел текучести снижается — радиус можно уменьшать, но в рамках рекомендаций по конкретной стали.

Итог: минимальный радиус — не «универсальная константа», а параметр, зависящий от предела текучести, пластичности и толщины.

Расчёт: радиус, прибавка на гиб, пружинение

Чтобы попасть в размер с первого раза, мы считаем три вещи: внутренний радиус, прибавку на гиб и пружинение.

1. Радиус. Для воздушной гибки внутренний радиус приблизительно связан с раскрытием V-образной матрицы: чем шире «V», тем больше радиус. Практически используют диапазон V ≈ 6–10·t под конкретный материал и требуемый радиус.

2. Прибавка на гиб. Заготовка укорачивается не на геометрический «дуговой» путь, а на величину, учитывающую положение нейтрального слоя. Удобная инженерная формула:
   BA = (α · π/180) · (Rвн + K·t),
   где α — угол гиба в градусах, Rвн — внутренний радиус, t — толщина, K — коэффициент смещения нейтрального слоя (обычно 0,3–0,5 для толстолистов при воздушной гибке). Правильный выбор K экономит один-два «пробных» удара пресса.

3. Пружинение. После разгрузки угол «возвращается». Для низкоуглеродистой стали это несколько градусов, для нержавеющих и высокопрочных — больше. Компенсация: перегиб на рассчитанный угол, подбор пуансона с увеличенным радиусом, калибровка «в упор» (дожим), корректировка раскрытия V-матрицы. В серии мы фиксируем поправку в карте наладки, чтобы исключить «ручную» доводку.

Методы: пресс, ступенчатая гибка, с подогревом

• Гидравлический листогиб (воздушная гибка/калибровка). Базовый способ для большинства деталей из толстого листа. Позволяет гибко управлять усилием, глубиной хода и компенсировать пружинение. Оснастка подбирается под радиус и толщину, задний упор обеспечивает повторяемость.

• Ступенчатая (многоударная) гибка. Применяется для больших радиусов и длинных профилей, когда единичным ударом нужную дугу не получить. Последовательность малых прижимов формирует плавную траекторию; важно выдерживать шаг, чтобы исключить «фасеточность».

• С подогревом: локальная горячая гибка. Контролируемый подогрев зоны гиба снижает предел текучести, уменьшает риск трещинообразования и величину минимального радиуса гиба. Используют индукционный или газовый нагрев с температурным контролем и последующим охлаждением по регламенту марки стали. Для легированных и нержавеющих сталей режимы согласовывают с технологическими картами: перегрев убьёт свойства, недогрев — не снимет напряжений. Этот подход уместен, когда холодная гибка даёт дефекты или требует чрезмерных радиусов.

Оснастка и матрицы

Правильная оснастка — половина успеха. Ключевые принципы:

• Матрица «V». Раскрытие выбирают кратным толщине: узкое — даёт меньший радиус, но резко растёт контактное давление и риск отпечатков; широкое — увеличивает радиус и снижает нагрузку на кромки. Для толстолистов обычно работают в диапазоне 6–10·t.

• Радиус пуансона. Он задаёт внутренний радиус при калибровке и влияет на пружинение. Слишком острый пуансон провоцирует надрывы, слишком «тупой» — раздувает радиус.

• Вкладыши и защитные пластины. Для дорогих поверхностей применяют вставки и антиследовые решения, чтобы исключить «насечки» и вмятины.

• Поддержка заготовки. Длинные листы требуют синхронной поддержки, чтобы избежать прогиба «на весу» и изменения фактического угла по длине.

• Калибровка. При серийной работе оправки и шаблоны для «доводочного» дожима позволяют стабилизировать радиус по всей полке.

Контроль качества: трещины, овальность кромки

Даже идеальная наладка требует проверки. Мы проводим:

• Визуально-измерительный контроль: угол, внутренний радиус, шаг и равномерность при ступенчатой гибке. Измеряем утонение на наружной стороне (толщиномер), контролируем отсутствие заломов и «корыта» по длине.

• Дефектоскопию при рисковых марках: капиллярный (для нержавеющих) или магнитопорошковый (для ферромагнитных) контроль — чтобы вовремя заметить начальные трещины.

• Овальность кромки. На толстом листе кромка часто «расплющивается». Мы оцениваем сохранность геометрии по шаблону радиуса и контролируем долю утонения; при необходимости корректируем раскрытие V, увеличиваем радиус пуансона или применяем горячую гибку для снятия перегрузки.

• Следы оснастки. Допуски оговариваются заранее: если поверхность видимая, меняем матрицу на мягкую вставку, снижаем давление при калибровке и увеличиваем путь перегиба для компенсации пружинения без «продавливания».

Работа с толстолистом — это баланс материала, расчёта и технологии. Когда учтены предел текучести, корректно рассчитаны прибавка на гиб и компенсация пружинения, верно выбраны метод (пресс, ступенчатая гибка, горячая гибка либо холодная гибка) и оснастка, деталь получается «с первого прохода» — без брака и переделок. Именно так мы подходим к проектам в «МСК МЕТАЛЛ»: сначала точные входные данные, затем выверенная настройка и жёсткий контроль результата.